JPS6179050A - 歯車伝動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は弾性作用によるパックラッシのない歯車伝動
装置に関する。

（従来の技術） 歯車は滑らかなかみ合いのために歯部間に７へ・ンフラ
ンジが必要である。一方、伝動系にねじり振動がある場
合バックランシはたたかれ彦耗の原因となる。また、減
速比の大きい減速機は累積パックラッシにより回転位置
精度が低く、このようなｇｌＪ！機を備えた、たとえば
産業ロボットなどは高い位置決め精度を得ることはでき
ない。

歯車間においてパックラッシを除去する機構としてコイ
ルばねを使用するものが提案されている。−例を挙げる
と、一つの歯車ａに同軸の二つの歯車す、ｃをかみ合わ
せ、同軸の二つの歯車す、ｃの一つＣは他方すに対し回
転自在に軸に取り付けられている。そして、同軸の二つ
の歯車す、ｃの間にコイルばねを介在させ、両歯車す。

Ｃが円周方向に反発するようになっている。したがって
、両歯車す、ｃは互に反対の歯面で歯車ａにかみ合うの
で、歯面間にがたを生じない、（機械工学便覧改訂第６
版？−１０？ページ参照）（発明が解決しようとする問
題点） しかし、上記のような機構のパックラッシのない歯車伝
動装置では次のような問題があった。

（イ）産業ロボットなどでは数百分の一程度の減速比を
必要とすることがある。従来のパックラッシのない歯車
伝動装置では減速比が小さい。

Ｃｅｒ）伝動系をコンパクトにするために、出力軸と駆
動軸とが同一！ｔｈ線上にある歯車伝動装置を必要とす
る場合がある。しかし、従来のバックラノシのない歯車
伝動装置は両軸が平行に配置されており、伝動装置全体
が大型である。

そこで、この発明は小型でありながら高い減速比を持っ
たバックラッシがない歯車伝動装とを提供しようとする
ものである。

（問題点を解決するための手段） この発明の歯車伝動装置はケーシング、ケーシングの一
端に支持された駆動軸、ケーシングの他端に駆動軸と同
一軸線上に支持された従動軸、入力軸が前記駆動軸に連
結された第１歯車列、第１歯車列の出力軸に設けられた
第１太陽歯車、第１走車列の入力軸に回転自在にはめ合
う円筒状入力軸を有する第２歯車列、前記駆動軸と第２
歯車列の入力軸とを連結する軸継手、前記第１歯車列の
出力軸に回転自在にはめ合う第２歯車列の円筒状出力軸
に設けられた第２太陽歯車、ならびに前記従動軸に回転
自在に保持され、それぞれ第１太陽歯車および第２太陽
歯車にかみ合うとともに前記ケーシングの内周に設けら
れた内歯車にかみ合う第１遊星歯車および第２遊星歯車
とからなっている。

前記軸継手は円周方向に間隔をおいた複数の長大を有し
、前記駆動軸の先端寄りに設けられたフランジ、円周方
向に間隔をおいた複数の長溝を有し、前記フランジを収
容して駆動軸に回転自在にはめ合う保持部材、半円筒面
を有し、円周方向に向き合って対をなす複数組のばね受
座、および対となったばね受座の間に挿入されたばねと
からなっている。ばね受座の半円筒面の中央部は前記長
穴の円弧状端面により、また半円筒面の端部は前記長溝
の円弧状端面により支持されている。

第１歯車列の入力軸と第２歯車列の入力軸とが円周方向
に互いに変位するように前記ばねを弾性変形して前記第
２ｍ車列の入力軸に前記保持部材が連結されている。

（作用） 第１歯車列の入力軸と第２歯車列の入力軸とか円周方向
に互いに変位するように前記ばねが圧縮されているので
、第１歯車列の入力軸と第２歯車列の入力軸との間に反
発トルクが生じる０反発トルクは、それぞれ歯車列を介
して太陽歯車から遊星歯車に伝達され、ケーシングに設
けられた内歯車により受は持たれる０反発トルクは従動
軸の回転を打ち消すように作用するので、従動軸は反発
トルクによって回転することはない、この結果、伝達ト
ルクが反発トルクより小ざい限り歯車列。

太陽歯車、遊星歯車などにおいて歯面間に遊びがなくな
るう 伝達トルクは駆動軸から従動軸に第１の歯車列、遊星歯
車および太陽歯車または第２の歯車列、遊星歯車および
、太陽歯車を介して伝達される。

（実施例） 第１図〜第３図はこの発明の歯車伝動装置の−実施例を
示している。これら図面に示すように、歯車伝動装置は
主として、ケーシング１、駆動軸１１、従動４！ｌ１１
１５、それぞれ第１．第２の歯車列２０゜４０、太陽歯
車２９．４９および遊星歯車８１．８２ならびに軸継手
６１より構成されている。

ケーシングｌは円筒状の第１および第２本体２．３、中
間７ランジ４ならびに第１および第２カバー５，６より
なっている。第１および第２本体２．３の間に中間フラ
ンジ４を挟み込み、両端に第１および第２カバー５．６
を取り付けるようにしてこれらをポルト７で連結して、
ケーシングＩを構成している。

ケーシングｌの一端すなわち第１カバー５に駆動軸１１
が、また他端すなわち第２カバー６に従動軸１５が駆動
軸１１と同一軸線上に並ぶようにして、軸受１４．１８
を介しそれぞれ回転自在に支持されている。これら駆動
軸１１および従動軸１５にはそれぞれ伝動軸（いずれも
図示しない）が接続されている。

第１歯車列２０の入力軸３１の前部は軸受３６を介して
ケーシング１の第１本体２に支持され、後部は駆動細目
の軸穴Ｉ２に入り込み、キー１３を介して駆動軸１１に
連結されている。入力軸３１の前部には第１歯車列２０
の第１歯車２１が設けられている。ケーシングｌの第１
本体２および中間フランジ４には軸受３７を介して第１
歯車列２０の３本の中間軸３２．３３．３４が回転自在
に支持されている６各中間軸３２．３３．３４にはそれ
ぞれ歯車２２．２４．２８と小歯車２３．２５．２７と
が設けられていおり、小歯車は次の段の中間軸の歯車と
かみ合っている。たとえば、第１の中間軸３２の小歯車
２３は第２の中間軸３３の歯車２４にかみ合っている。

第１歯車列２０の出力軸３５はケーシング１の第１本体
２と従動輪１５の扇形支持部１６とに軸受３８を介して
支持されている。また、第１歯車列２０の出力軸３５の
先端寄りには第１太陽歯車２９が設けられている。そし
て、第３の中　　、間軸３４の、すなわち第１歯車列２
０の最後の小歯車２７が上記出力軸３５に設けられた歯
車２Ｂにかみ合っている。

第２歯車列４０の入力軸５１は第１歯車列２０の入力＋
ｔｈ３１に回転自在にはめ合うように円筒状をしており
、後述の軸継手６１を介して前記駆動軸１１に連結され
ている。また、第２歯車列４０の入力軸５１には第２歯
車列４０の第１歯車４Ｉが設けられている。第１歯車列
２０と同様に、ケーシング１の第１本体２および中間フ
ランジ４には軸受５７を介して第２歯車列４０の３本の
中間軸５２．５３．５４が回転自在に支持されている。

各中間軸５２．５３．５４にはそれぞれ歯車４２．４４
．４Ｇと小歯車４３．４５．４７とが設けられていおり
、小歯車は次の段の中間軸の歯車とかみ合っている。第
２歯車列４０の出力軸５５は第１歯車列２０の出力軸３
５に回転自在にはめ合うように円筒状をしており、従動
軸１５め扇形支持部１６に軸受５８を介して支持されて
いる。また、第２歯車列４０の出力軸５５の先端寄りに
は第２太陽歯車４８が設けられている。そして、第３の
中間軸５４の、すなわち第２歯屯列４０の最後の小歯車
４７が上記出力軸５５に設けられた歯車４８にかみ合っ
ている。

上記第１歯車列２０の動車および第２歯車列４０のｌＪ
ｎ市１＋　’Ｗ　ｌハＬ−工よ１　かいヒみＬ′紬十而
面社■慎ル松き、かつ第３図に示すように円周に沿って
配列されている。

前記駆動軸１１と第２歯車夕１Ｉ４０の入力軸５１とを
連結する軸継手６１は主として７ランジ８２、保持部材
６７、ばね受座８１およびコイルばね８９とから構成さ
れている。

フランジ６２は前記駆動軸１１の先端寄りにキー６３に
より固足されており、第４図に示すように円周方向に９
０度ずつの間隔をおいて４個の長穴〇４が設けられてい
る。長穴６４は軸方向に貫通しており、両側面６５は弧
状になっている。

保持部材６７は円筒状の本体６８と環状の保持板７３と
からなっている０本体６８の円板部６９および保持板７
３にはそれぞれ上記長穴Ｂ４に対応するようにして円周
方向に間隔をおいて４個の長溝７０．７４が設けられて
いる。＆溝７０．７４は長穴６４と同様に両側面７１．
７５が弧状になっている。保持板７３は本体６８を塞ぐ
ようにしてこれに取り付けられている。このように構成
された保持部材６７は丑記フランジ６２を収容ようにし
て駆動軸１１に回転自在にほめ合っている。

ばね受座８１は半円筒面８２を有し、半円筒面８２に続
くばね受面８３に円柱状の突起８４が設けられている。

半円筒面８２の曲率半径は前記長穴６４および長溝７０
．７４の側端面８５．７１．７５のものよりもやや小さ
くなっている。このため、トルクを伝達するときにばね
受座８１は長穴６４および長溝７０．７４の側端面６５
．７１．７５を自由に転動することができ、コイルばね
８９に横方向に向かう無理な力は加わらない。

コイルばね８９はばね受面８３が向き合って対をなすば
ね受座８１の間に挿入される。このとき、コイルばね８
９はずれ落ちないように円柱状突起８４にはめ合ってい
る。

コイルばね８９を装着したばね受座８１は上記駆動軸１
１に固定されたフランジ６２の長穴８４を貫通し、半円
筒面８２の中央部は長穴Ｂ４の円弧状端面６５により、
また半円筒面６５の端部は前記長溝７０．７４の円弧状
端面７１．７５により支持されている。

第１歯車列２０の人力軸３１１！−第２歯車列４０の人
力軸５１とが円周方向に互いに変位するように、コイル
ばね８９を圧縮変形して前記第２歯車列４０の入力軸５
１のフランジ５９に前記保持部材６７をポルト８７によ
り連結している。この結果、第１歯車列２０の入力軸３
１と第２歯車列４０の入力軸５１との間に定格伝達トル
ク以上、たとえば定格伝達トルクの１．５倍の反発トル
クが与えられる。

第５図に示すように前記従動軸１５の後端部（第１図で
は右端）゛は扇形の支持部１６となっており、ここにピ
ン８５および軸受９Ｂを介してそれぞれ一対の第１遊星
歯車８１および第２遊星歯車９２が回転自在に保持され
ている。第１遊星歯車９１および第２遊星歯車８２はそ
れぞれ前記第１太陽歯車２８および第２太陽歯車４９に
かみ合うとともにケーシングｌの第２本体３の内周に沿
って設けられた内歯車３９にかみ合っている。

以上のように構成された伝動南軍装置におい　　　　□
て、駆動軸１１に反発トルク以下の伝達トルクが加わる
と、いずれか一方の歯車列、たとえば第１歯車列２０を
介して駆動軸１１から従動軸１５に伝達トルクが伝えら
れる。このとき、歯車伝動装置は減速装置として作用す
る。駆動軸１１に反発トルク以上の伝達トルクが加わる
と、両方の歯車列２０．４０を介して駆動軸１１から従
動軸１５に生達トルク゛が伝わる。また、駆動軸１１に
逆方向の伝達トルクが加わると、軸継手８１を経て他方
の歯車列、すなわち第２歯車列４０を介して駆動軸１１
から従動軸１５に伝達トルクが伝わる。なお、上記とは
逆に従動軸１５から駆動軸１Ｂに伝達トルクを伝えると
、この歯車伝動装置は増速装置として作用する。

１肥実施例では減速比が１１５９１である。Ｍ速比を変
えるには、ケーシング１の第１本体２を取り外して第１
および第２歯車列２０．４０を所要の減速比を持った歯
車列に取り換えればよい。

減速比１１５９１の実施例では、第１および第２歯車列
２０．４０が３段減速になっているが、２段では、減速
比はｌ／１５２となり、１段では、１／３８となる。ま
た、第１図の実施例と異なる歯車比にすれば、要求され
る歯車減速比を自由に与えることが０丁能である。

更に、第１図の実施例の遊星歯車減速比は１１５である
が、減速比を小さくすれば、ケーシングｌの外径は小さ
くなり、所要の減速比は、第１および第２歯車夕１１２
０，４０の歯車比１段数を適当に選択することにより、
設定可能となり、全長は多少大きくなるが、全体として
極めてコンパクトになる。

最近１．産業用ロボットの適用範囲が非常に大きくなり
、負荷容量の増大９作動速度の高速化、および位置決め
精度の精密化が一段と進むことが予想され、使用される
減速機も、コンパクトで、高減速で、更に入力軸と、出
力軸の角度誤差は０．０１度以下を要求されている。こ
れらの用途には、本発明は最適で、他の歯車装置では、
実現は困難である。

この発明は上記実施例に限られるものではなく、たとえ
ば歯車あるいは長穴、長溝の個数を増減してもよく、コ
イ゛ルばねに代えて皿ばね用いてもよい、また、扇形の
支持部１６を弓形にすれば形状は簡単になり、加工は容
易になる。さらにまた、２個で１組となった遊星歯車に
代えて第６図に示すように、３個１組の遊星歯車９３を
円周方向に１２０度の間隔をおいて設けてもよい。

（発明の効果） この発明による尚車伝動装置は、歯車群に反発トルクを
与える軸継手に歯車列および遊星歯車機構を組み合わせ
ている。したがって、バックラッシをなくし、小型であ
りながら大きな減速比を得ることができる。また、第２
歯車列の入力軸および出力軸を円筒状にして第１歯車列
の入力軸および出力軸に回転自在にはめ合わせているの
で、駆動軸と従動軸とを同一軸線上に配置することがで
き、このことからも八ツクラッシのない歯車伝動装置を
小型にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の歯車伝動装置の一実施例を示すもの
で、第３図のＩ−’Ｉ線に沿う断面図、第２図は上記装
置の一部を示すもので、第３図のＩＩ　−ＩＩ線に沿う
断面図、第３図は歯車列の歯車の配列を説明する正面図
、第４図は上記装置に用いられる軸継手の一部断面正面
図、第５図は上記装置の遊星歯車を示す正面図、および
第６図は遊星歯車の配置の他の例を示す正面図である。 ■・・・ケーシング、２．３・・・ケーシング本体、５
．６・・・ケーシングカバー、１１・・・駆動軸、１５
・・・従動軸、２０．４０・・・歯車列、２１〜２日、
３１〜３８・・・歯車。 ２９．４８・・・太陽歯車、３１．５１・・・歯車列入
力軸、３５゜５５・・・歯車列出力軸、６１・・・軸継
手、６２・・・軸継手フラ／ジ、６４・・・長穴、６５
・・・長穴端面、６７・・・保持部材、７０．７４・・
・長溝、７１．７５・・・長溝端面、８１・・・ばね受
座、８２・・・ばね受座半円筒面、８９・・・ばね、９
１．９２．９３・・・遊星歯車、９９・・・内歯車。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ケーシング１、ケーシング１の一端に支持された駆動軸
   １１、ケーシング１の他端に駆動軸１１と同一軸線上に
   支持された従動軸１５、入力軸３１が前記駆動軸１１に
   連結された第１歯車列２０、第１歯車列２０の出力軸３
   ５に設けられた第１太陽歯車２９、第１歯車列２０の入
   力軸３１に回転自在にはめ合う円筒状入力軸５１を有す
   る第２歯車列４０、前記駆動軸１１と第２歯車列４０の
   入力軸５１とを連結する軸継手６１、前記第１歯車列２
   ０の出力軸３５に回転自在にはめ合う第２歯車列４０の
   円筒状出力軸５５に設けられた第２太陽歯車４９、なら
   びに前記従動軸１５に回転自在に保持され、それぞれ第
   １太陽歯車２９および第２太陽歯車４９にかみ合うとと
   もに前記ケーシング１の内周に設けられた内歯車９９に
   かみ合う第１遊星歯車９１および第２遊星歯車９２とか
   らなり、前記軸継手６１が円周方向に間隔をおいた複数
   の長穴６４を有し、前記駆動軸１１の先端寄りに設けら
   れたフランジ６２、円周方向に間隔をおいた複数の長溝
   ７０を有し、前記フランジ６２を収容して駆動軸１１に
   回転自在にはめ合う保持部材６７、半円筒面８２を有し
   、円周方向に向き合って対をなす複数組のばね受座８１
   、および対となったばね受座８１の間に挿入されたばね
   ８９とからなり、ばね受座８１の半円筒面８２の中央部
   は前記長穴８４の円弧状端面６５により、また半円筒面
   ８２の端部は前記長溝７０、７４の円弧状端面７１、７
   ５により支持されており、第１歯車列２０の入力軸３１
   と第２歯車列４０の入力軸５１とが円周方向に互いに変
   位するように前記ばね８９を圧縮して前記第２歯車列４
   ０の入力軸５１に前記保持部材６７を連結したことを特
   徴とする歯車伝動装置。